飞机部件数字化装配技术研究现状与思考

吴江珑 杨强

摘要：飞机部件装配技术随着技术水平的不断提高，经历了由人工装配、半自动化装配、数字化装配的历程，并且必将实现智能化装配。就目前而言，飞机部件数字化装配是技术主流，基于此，本文就飞机部件数字化装配技术的研究现状进行阐述与分析，并且以此为基础，就飞机部件数字化装配技术的发展与应用提出自己的思考。

关键词：飞机部件；数字化装配；柔性装配

前言：

飞机部件的装配过程十分复杂，包括飞机结构、飞机零部件、飞机零部件对接总装等全部环节，飞机数字化装配系统是以军用飞机与民用飞机的实际情况及结构特点为基础，在全面考量飞机配件数字化生产、模拟仿真与测量技术的前提下，所形成的飞机无型架定位装配技术，以满足对于飞机配件的数字化装配要求，及相应的数字化控制与管理需求。

1.飞机部件数字化装配技术的研究现状

1.1测量辅助装配

飞机部件的数字化装配技术在应用与发展中，测量辅助装配这种新的工艺工法逐渐产生并加以应用，该装配技术是以测量飞机部件的测量系统来实现对于飞机部件的有效定位，构建相应的数字模型，并且实现对于装配对象的有效测量，获得相应的数据信息，对飞机部件装配的位置进行有效定位与位置调整，以满足飞机部件装配的工艺要求。

首先，测量辅助装配技术的应用需要构建相应的数字化测量系统，通过该系统对飞机部件装配过程中的具体位置进行识别，收集其相应的姿态信息与几何信息，通过该集成控制系统来将该三维几何信息与相应的标准模型进行有效对比，以实现对于飞机部件装配的有效指导与调整；其次，测量辅助装配技术的应用，需要采用虚拟化的基准体系，该基准体系通过数字化的测量系统，打造相应的虚拟坐标，在进行飞机部件对接的同时，通过对飞机部件结构上的相应目标位置进行实时测量，对测量数据进行有效分析，明确与虚拟基准相对应的位置坐标，在对飞机部件进行移动的过程中，就可以通过对该位置坐标信息进行有效检测来明确部件的具体位置。

1.2无型架装配技术

无型架装配是当前飞机部件数字化装配的重要技术组成，该技术的源于Airbus公司，在技术应用过程中，无需采用相应的工装设备，而是需要通过一些定位技术与夹紧设备进行技术应用，在这个过程中所使用的设备与工具都是通用设备。无型架数字化装配技术应用中心的构建，需要软件与硬件相互结合，并且搭配以相应的数字化工装与相应的装配技术，具体包括三个方面：

其一，柔性装配平台，该平台的建设采用了通用性的装配型架，在实际的应用应用中具有较好的通用价值，可以实现关键部件的快速更换与快速应用，同时可以实现对于装配部件的精准定位与位置调整；其二，数字化测量系统，该系统的构件包括部件定位跟踪设备、数据测量设备、辅助测量系统等，可以实现对于装配部件的具体位置加以精准定位与跟踪测量，以确保装配部件的有效控制；其三，数据处理系统，采用了专业的计算机与相应软件系统，所构建的计算系统可以实现对于装配对象特征的有效识别，合理设计相应的部件装配方案，进行相应数据的分析与计算，合理处理反馈数据信息[1]。

2.飞机部件数字化装配技术的研究思考

2.1机翼与机尾类部件柔性装配

飞机部件数字化装配技术的进一步发展，在于柔性装配技术的有效应用。在机翼类部件的柔性装配过程中，可以按照机翼的具体规格与结构进行划分，包括翼盒数字化装配与机翼前后缘的数字化装配技术。前者是需要以移动平台为基础，与相应的激光导引定位作为辅助，以实现对于翼盒类部件的数字化装配；后者是以机器人制孔系统与柔性定位系统为基础，实现对于机翼前后缘类部件的有效装配。除此之外，机翼类部件的柔性装配技术还包括机翼类部件的数字化对接，需要以相应的支撑结构为基础，合理调整机翼的不同位置实现机翼的数字化对接与装配。

就目前而言，飞机平尾与垂尾类部件的装配过程中，主要使用大量的复合材料部件，在实际的部件裝配时，会产生众多的装配交点，产生较为明显的厚度变化，相关部件之间的协调关系也较为复杂，针对这种情况，在平尾与垂尾类飞机部件进行柔性装配时，可以通过柔性装配的高精度数字化配件加工与生产平台与自动化的制孔系统来确保机尾部件装配的精准性。

2.2机身类部件柔性装配

根据一般飞机的基本结构，对机身类部件进行划分，其柔性装配的具体机身部件包括：机头、中机身与后机身。其中，机头部件的柔性装配由于其较为复杂的外形曲率变化与较高的协调性要求，需要通过先进的测量装置来运用其柔性装配技术，通过数字化方法来实现机头给部件之间的有效对接与单元对合；中机身部件的柔性装配是飞机部件柔性装配中最为重要的组成部分，具体包括相应的成立部件与气密舱段，在装配的过程中，需要切实保障装配后飞机航向与展向的精准性，可以采用智能调姿与自动钻铆技术，同时可以保证其中机身的强度、寿命与气密性；后机身部件的柔性装配，同样由于其外形曲率的较大变化，以及后机身与平尾及垂尾之间之间精准对接的较高要求，需要采用数字化测量、智能制孔等先进技术以保证外形对接与相应交点的精准性[2]。

2.3大部件柔性对接

飞机大部件的柔性对接包括三种类型：其一，柱式结构的自动化对接，要求采用相应工装，具备较好的分散性与敞开性，通过定位器进行支撑，可以实现对于飞机部件产品进行有效调整与定位，其定位器与飞机部件产品之前采用相应的工艺作为支撑，并且通过伺服电机来实现不同方向的驱动。采用三台工艺支撑设备就足以满足飞机大部段的有效支撑与定位的要求；其二，塔式结构的自动化对接，由于该结构物具有较大的体型，在进行运动调整的过程中需要采用相应的侧面支撑与飞机部件驱动方式，需要承担较大的承载质量；其三，混联结构的自动化对接，这一技术现阶段正在应用于波音737飞机的总装过程中，在技术应用时，无需与部件直接相连的定位设备，而是通过托架连接部件，进而通过对于托架来实现飞机部件的有效调整。在技术的应用过程中，部件调整时具有更好地受力条件，并且更加有利于飞机部件产品的设计与部件安装。

2.4飞机部件智能化装配技术

就目前而言，不断发展的智能化技术将成为飞机部件装配技术的未来发展方向，并且随着技术应用水平的不断提升而不断推动飞机生产与制造水平的提升，不断推动飞机性能与安全效果的提升。智能化装配技术的应用方向包括：其一，面向智能化装配的职能设计技术，是根据飞机产品的构想与理念，构建相应的产品仿真虚拟模型，并以模块化设计理念进行部件设计，根据产品设计与生产的性能要求加以优化，保证其功能性的同时，减少技术风险；其二，在智能装配工装设备方面，通过智能化技术来实现工艺装配的智能化与自动化实现，采用嵌入式系统进一步加强人机交互效果[3]。

结语：

我国出于进一步推动航空事业发展的需求，提出了“大飞机”战略，随着该战略的逐渐落地与实施，以及军事飞机研制事业的开展，在飞机生产、部件加工与部件装配的各个环节都提出了较高的要求，这种情况下，人工装配与半自动装配已经无法满足飞机生产水平不断提高情况下的飞机性能与安全要求，就需要采用数字化飞机部件装配技术来进一步提高飞机装配质量与效率。

参考文献：

[1]梅中义，黄超，范玉青.飞机数字化装配技术发展与展望[J].航空制造技术，2015（18）：32-37.

[2]符刚，肖庆东，荆道艳，李光丽.智能制造技术在飞机部件数字化装配中的应用[J].航空制造技术，2014（S1）：5-8+15.

[3]周养萍，亓江文.飞机部件数字化装配技术研究现状与思考[J].机械制造，2013，51（08）：38-41.